王 洋， 姜殿科， 初 軍， 周 明， 閆鴻浩*

(1.大連理工大學(xué)工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 大連 116024； 2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司， 大連 116000)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市建設(shè)向著高效、合理、安全、綠色等方向發(fā)展，在寸土寸金的大都市中，地下空間的開(kāi)發(fā)給城市化建設(shè)拓寬了領(lǐng)域，提供了廣泛的發(fā)展前景。除了地下交通的發(fā)展取得長(zhǎng)足進(jìn)步以外，高壓線路轉(zhuǎn)入地下也成為一種發(fā)展趨勢(shì)，以此來(lái)緩解輸電線路用地同城市建設(shè)和交通用地之間的矛盾。北京在20世紀(jì)70年代開(kāi)始就著手修建電力隧道，截至目前，北京地區(qū)高壓電力隧道總長(zhǎng)度約718 km。廣州、上海、成都、福州、臺(tái)灣等地區(qū)都已修建并規(guī)劃了不同里程的電力隧道項(xiàng)目[1-5]。電力隧道是進(jìn)行綠色、合理、高效、安全城市化建設(shè)，解決城市用地緊張，保證電力輸送通道容量的有效途徑[6]。

礦山爆破法因其高效率、低成本等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于地下電力管廊的建設(shè)中。但是城市地下及地表的環(huán)境都極其復(fù)雜，爆破施工面臨著各種風(fēng)險(xiǎn)，為了保障施工的正常進(jìn)行，以及保護(hù)施工過(guò)程中周?chē)娜嗣衽c財(cái)產(chǎn)安全，爆破技術(shù)不斷突破，并且引入了振動(dòng)檢測(cè)等手段[7-9]。進(jìn)一步系統(tǒng)地提出爆破安全管理方法，即爆破安全評(píng)估和監(jiān)理以及第三方爆破振動(dòng)速度監(jiān)測(cè)相輔相成的方法，尤其對(duì)環(huán)境復(fù)雜的敏感地帶，需在施工前召開(kāi)專(zhuān)家咨詢會(huì)，共同決定施工方案，并在施工過(guò)程中時(shí)刻關(guān)注第三方的振動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)實(shí)時(shí)指導(dǎo)爆破參數(shù)的調(diào)整，保證施工的順利安全。

大連作為中國(guó)東部沿海重要的經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易、港口、工業(yè)、旅游城市，面對(duì)“十三五”規(guī)劃的轉(zhuǎn)型機(jī)遇期，肩負(fù)著振興東北老工業(yè)基地的重任，既要取得經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)足發(fā)展，又要保證合理化城市建設(shè)，市政府和國(guó)家電網(wǎng)遼寧省電力公司將輸電線路改造工程作為全市重點(diǎn)工程項(xiàng)目，加大大連地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)[8]，其中高壓電纜入地工程就是一個(gè)亮點(diǎn)?，F(xiàn)以南雁四回路輸電線路改造工程(以下簡(jiǎn)稱(chēng)南雁隧道)為例，介紹城市電力隧道施工安全管理經(jīng)驗(yàn)，為同類(lèi)項(xiàng)目安全管理提供示范借鑒作用。

1 工程概況

南雁隧道工程位于大連市區(qū)星海灣廣場(chǎng)附近，路徑在原南雁線 95#塔和 96#塔附近，架空線引入地下后，向東穿過(guò)大連供電局倉(cāng)庫(kù)至中山路邊，轉(zhuǎn)向東南依次穿過(guò)輕軌、中山路至金融商務(wù)區(qū)二號(hào)路口，然后向東穿過(guò)大連地鐵1號(hào)線，沿著金融商務(wù)區(qū)二號(hào)路至高爾夫酒店南側(cè)，穿過(guò)馬欄河至太原街，自此繼續(xù)向東，在雁水變電所大門(mén)附近右轉(zhuǎn)，沿著山體等高線進(jìn)入雁水變電所。

本工程地貌單元以馬欄河兩岸的山間河谷沖洪積平原、海漫灘為主，兩側(cè)屬于剝蝕、侵蝕低山丘陵地貌。地層巖性主要由第四系全新統(tǒng)人工堆積層雜填土、素填土、第四系沖洪積層的粉質(zhì)黏土含碎石、粉土和卵石組成。下伏基巖為震旦系橋頭組石英巖、石英巖與板巖互層組成，巖層傾向南，走向近東西，傾角大約 65°，局部地帶巖層直立。工程沿線地下水類(lèi)型主要是第四系孔隙水及地下管網(wǎng)的滲水和基巖裂隙水，主要賦存于第四紀(jì)地層的孔隙中和基巖裂隙中。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

南雁隧道工程線路全長(zhǎng)近2 km，亙長(zhǎng)12 km，設(shè)計(jì)使用年限100年，隧道耐火等級(jí)為一級(jí)，防水等級(jí)為一級(jí)，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，7度結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，三級(jí)抗震等級(jí)。工程采用高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建設(shè)水準(zhǔn)，既要滿足城市運(yùn)營(yíng)規(guī)劃和不破壞環(huán)境的需求，同時(shí)達(dá)到抗震、防水、防火、防腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)，更要達(dá)到結(jié)構(gòu)安全、耐久，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理等要求。

鑒于本工程地層巖性，為高效順利完成施工任務(wù)，針對(duì)巖石堅(jiān)硬地段采用礦山法(爆破法)施工作業(yè)[10-12]。但本隧道沿線大部分為街道，地面上建筑物稠密，地下管網(wǎng)密集，途經(jīng)地帶地上及周邊環(huán)境復(fù)雜，因此，在高標(biāo)準(zhǔn)的施工要求下，需要對(duì)礦山法爆破過(guò)程進(jìn)行安全評(píng)估，達(dá)到有效控制、合理施工的目的，保證施工建設(shè)合法合規(guī)安全順利完成。

3 安全評(píng)估

《民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》和《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)都有規(guī)定，城市爆破作業(yè)必須事先提出申請(qǐng)，提交安全評(píng)估報(bào)告，進(jìn)行安全評(píng)估。

南雁隧道工程土石方開(kāi)挖采用礦山法(爆破法)保證施工進(jìn)度，以防止污染環(huán)境和破壞周邊景物建筑。隧道沿途地理環(huán)境情況較為復(fù)雜，正上方地表多為城市主干道，同時(shí)還有大量的高層建筑，地下更是要通過(guò)地鐵線路。因此不管是從遵守法律法規(guī)方面考慮，還是對(duì)施工安全負(fù)責(zé)的方面考慮，爆破安全評(píng)估都具有非常重要的意義。

安全評(píng)估需要引進(jìn)具有A級(jí)資質(zhì)評(píng)估單位，考察作業(yè)單位的資質(zhì)，評(píng)定項(xiàng)目等級(jí)，審查設(shè)計(jì)所依據(jù)的資料、設(shè)計(jì)方法和參數(shù)，評(píng)估起爆網(wǎng)絡(luò)、設(shè)計(jì)方案的可行性，同時(shí)出具有效的評(píng)估報(bào)告，并以此作為施工的重要依據(jù)。安全評(píng)估是爆破施工管理中重要的一環(huán)，另外一個(gè)重要的環(huán)節(jié)則是爆破安全監(jiān)理。

4 爆破監(jiān)理

《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)明確規(guī)定，實(shí)施爆破作業(yè)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行安全監(jiān)理。安全監(jiān)理單位需有《爆破作業(yè)單位許可證》，相應(yīng)資質(zhì)等級(jí)，從業(yè)范圍滿足設(shè)計(jì)施工/安全評(píng)估/安全監(jiān)理的要求。爆破作業(yè)單位不得對(duì)本單位的設(shè)計(jì)進(jìn)行安全評(píng)估和爆破監(jiān)理[13]。因此，南雁隧道工程爆破施工與安全監(jiān)理需由兩個(gè)具有相應(yīng)資質(zhì)的爆破作業(yè)單位分別負(fù)責(zé)，確保爆破作業(yè)按照法律法規(guī)實(shí)施，確保施工安全。

爆破安全監(jiān)理的范圍主要包括: ①爆破作業(yè)項(xiàng)目名稱(chēng)、類(lèi)型、級(jí)別; ②參與監(jiān)理的爆破工程技術(shù)人員作業(yè)范圍和級(jí)別; ③安全監(jiān)理主要內(nèi)容及工作時(shí)間安排; ④地震波、飛石等有害效應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、工作程序及數(shù)據(jù)處理方式; ⑤發(fā)現(xiàn)違法違規(guī)行為的處理程序。

5 振動(dòng)監(jiān)測(cè)

城市爆破作業(yè)過(guò)程中，最大的安全隱患是爆破時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)周邊建筑造成影響；同時(shí)對(duì)周邊居民的生活帶來(lái)一定的擾動(dòng)，一旦失控將造成嚴(yán)重的民事糾紛和經(jīng)濟(jì)損失，甚至帶來(lái)生命危險(xiǎn)，違背城市建設(shè)的原則和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工程進(jìn)度百害無(wú)一利?！侗瓢踩?guī)程》規(guī)定“D 級(jí)以上爆破工程以及可能引起糾紛的爆破工程，均應(yīng)進(jìn)行爆破有害效應(yīng)監(jiān)測(cè)[13]。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目由設(shè)計(jì)和安全評(píng)估單位提出，監(jiān)理單位監(jiān)督實(shí)施”。另外，爆破安全評(píng)估報(bào)告指出“本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，為避免民事糾紛，務(wù)必配備有爆破振動(dòng)或地基自由振動(dòng)測(cè)量資質(zhì)單位進(jìn)行第三方爆破振動(dòng)監(jiān)控。《爆破安全規(guī)程》中明確規(guī)定了城市爆破作業(yè)所應(yīng)控制的振動(dòng)速度和振動(dòng)頻率范圍，因此，控制好爆破振動(dòng)速度和振動(dòng)頻率是相關(guān)工程師和科研工作者首要關(guān)注的指標(biāo)[13-16]。

在城市敏感區(qū)域爆破作業(yè)前，需要召開(kāi)爆破專(zhuān)家咨詢會(huì)，施工單位、監(jiān)理單位和爆破專(zhuān)家都需要出席，現(xiàn)場(chǎng)研究實(shí)地情況，共同確定設(shè)計(jì)爆破方案，并嚴(yán)格按照爆破方案實(shí)施爆破作業(yè)。同時(shí)對(duì)敏感對(duì)象進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并根據(jù)其結(jié)果隨時(shí)指導(dǎo)爆破方案的制定，修改爆破參數(shù)，達(dá)到實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋的狀態(tài)。下面以大連地鐵1號(hào)線會(huì)展中心附近南雁隧道3號(hào)豎井爆破為例，分析爆破過(guò)程中的安全管理問(wèn)題。

南雁隧道3號(hào)豎井中心位于中山路和體壇路交叉路口附近，緊鄰大連地鐵會(huì)展中心站，爆破斷面處于地鐵地下站臺(tái)位置。該地段地質(zhì)屬于Ⅳ級(jí)圍巖地質(zhì)，機(jī)械開(kāi)挖困難，采用礦山法爆破施工。為防止隧道爆破施工對(duì)地鐵及站臺(tái)產(chǎn)生影響，在施工前召開(kāi)專(zhuān)家論證會(huì)，提出3號(hào)豎井的爆破方案，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)爆破作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并由爆破安全監(jiān)理單位進(jìn)行安全監(jiān)督，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。3號(hào)豎井及爆破斷面位置示意圖如圖1所示，隧道下穿會(huì)展中心地鐵站簡(jiǎn)化地層及結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖1 3號(hào)豎井周邊情況及測(cè)點(diǎn)位置Fig.1 Regions around 3# vertical shaft and the measuring points

圖2 隧道下穿會(huì)展中心地鐵站簡(jiǎn)化地層及結(jié)構(gòu)Fig.2 Simplified strata and structure of tunnel under the convention and exhibition center subway station

現(xiàn)場(chǎng)采用爆破測(cè)振儀[17]進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)儀器中的三向速度傳感器將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并儲(chǔ)存在儀器中，通過(guò)電腦直接讀取分析振動(dòng)三向速度、頻率及矢量合速度，并將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)以圖像形式顯示出來(lái)。測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示，通過(guò)表1可以看出，測(cè)點(diǎn)1和2處的振動(dòng)速度均小于《爆破安全規(guī)程》[13]中關(guān)于地下軌道交通及一般民用建筑物的振動(dòng)速度規(guī)定。由此表明爆破專(zhuān)家商討決定的爆破方案能有效控制爆破振動(dòng)速度，切實(shí)有效可行。通過(guò)表1合速度可以看出，通過(guò)調(diào)整爆破參數(shù)，振動(dòng)速度更加趨于安全標(biāo)準(zhǔn)以下，振動(dòng)頻率更加穩(wěn)定。

表1 測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度檢測(cè)結(jié)果Table 1 Detection results of vibration speed

圖3所示為2016年11月6日3號(hào)豎井爆破測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2處振動(dòng)速度圖譜，能夠看出，不斷根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)改進(jìn)爆破方案，爆破振動(dòng)z方向速度以及合速度都可以更好地滿足規(guī)定。

圖3 監(jiān)測(cè)地點(diǎn)z向與合速度圖譜Fig.3 Speed of z-direction and resultant at measuring points

6 結(jié)論

城市建設(shè)是集技術(shù)科學(xué)性和管理合理性相結(jié)合的綜合體現(xiàn)。大連南雁隧道工程一方面滿足了城市發(fā)展對(duì)電力消耗增大的需求，一方面同城市合理化建設(shè)、有效節(jié)約建設(shè)成本、高效完成建設(shè)任務(wù)的訴求相吻合。南雁隧道工程采用礦山法施工以保證施工進(jìn)度，在爆破過(guò)程中合理運(yùn)用安全評(píng)估、爆破監(jiān)理和振動(dòng)速度監(jiān)測(cè)這“三架馬車(chē)”，有效鑒別風(fēng)險(xiǎn)(源)，分析安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)(源)進(jìn)行分類(lèi)與分級(jí)，提出針對(duì)性的工程實(shí)施建議，以提高施工圖設(shè)計(jì)的質(zhì)量，保障工程自身施工與其周邊環(huán)境的安全，從而規(guī)避或減少因設(shè)計(jì)缺陷、失誤、可實(shí)施性差等原因引起工程事故的風(fēng)險(xiǎn)，有利于領(lǐng)導(dǎo)決策以及在施工階段落實(shí)安全生產(chǎn)的科學(xué)化、系統(tǒng)化和規(guī)范化管理，保證隧道工程高效、安全順利進(jìn)行，為此類(lèi)電力工程施工過(guò)程進(jìn)行安全管理提供了很好的借鑒方向，具有較高的參考價(jià)值。